醋糟在基質(zhì)上的資源化利用研究

趙 佳，聶園軍，董曉芳，佟建明，李建軍，李瑞珍

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心，山西 太原 030031；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所，山西 太原 030006；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193）

醋糟在基質(zhì)上的資源化利用研究

趙 佳1，聶園軍2，董曉芳3，佟建明3，李建軍2，李瑞珍2

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心，山西 太原 030031；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所，山西 太原 030006；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193）

醋糟的資源化利用可以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、增加企業(yè)效益。醋糟在栽培基質(zhì)上的應(yīng)用，是醋糟循環(huán)再利用的新途徑。綜述了醋糟利用現(xiàn)狀、栽培基質(zhì)的特點(diǎn)及要求、醋糟的成分與性質(zhì)分析、醋糟基質(zhì)栽培效果等方面的研究進(jìn)展。醋糟符合作為有機(jī)栽培基質(zhì)原料的一般標(biāo)準(zhǔn)，今后需在合理、高效利用方面多加研究。

醋糟；栽培基質(zhì)；資源化利用

醋糟是以淀粉質(zhì)原料為主料在固態(tài)發(fā)酵釀造食醋過程中產(chǎn)生的殘渣。老陳醋是山西特產(chǎn)，為我國四大名醋之一，素有“天下第一醋”的美譽(yù)[1-2]。山西省是產(chǎn)醋大省，釀醋業(yè)是山西省農(nóng)產(chǎn)品加工的支柱產(chǎn)業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計，山西省釀造老陳醋一年所產(chǎn)生的醋糟就達(dá)60萬t以上[3-4]。目前，釀醋企業(yè)特別是一些小規(guī)模企業(yè)對于醋糟的處理還處于初級階段，除少部分被周圍村民直接用作飼料外，大部分被作為廢棄物焚燒處理或者隨意傾倒在路邊、農(nóng)田等公共場所[5]。焚燒醋糟污染大氣環(huán)境，隨意丟棄的醋糟在適宜的條件下經(jīng)微生物反應(yīng)產(chǎn)生大量的甲烷氣體，成為安全隱患[6-7]。從保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、增加企業(yè)效益的角度看，醋糟這種廢棄物的資源化循環(huán)再利用非常必要，也是亟待解決的大問題。

高粱殼、谷糠、稻殼等物料是醋糟的主要組成成分，其纖維含量較高且用途廣泛[8]，醋糟的這一特性使得其有多種用途。木屑、棉籽殼、秸稈等物質(zhì)是食用菌栽培的主要原料。醋糟只需進(jìn)行簡單的預(yù)處理，就可與其他原料復(fù)配用于食用菌的培養(yǎng)[9]。董良利等[10]研究表明，在雙孢菇栽培時，在接種量5%的條件下，將稻草替換為醋糟并與干牛糞等原料進(jìn)行復(fù)配試驗，最終得出10 m3醋糟中添加40 kg其他原料作為培養(yǎng)料，雙孢菇產(chǎn)量最高。王芳等[11]用醋糟代替木屑加入雞腿菇培養(yǎng)料中進(jìn)行對比試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加醋糟栽培的雞腿菇其蛋白質(zhì)含量與對照相比無顯著差異，說明醋糟可以作為雞腿菇栽培的原料。醋糟也可用于厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。將醋糟與畜禽糞便、秸稈等固體廢棄物混合進(jìn)行厭氧發(fā)酵是生產(chǎn)沼氣的新途徑。賈志莉等[12]通過試驗證明，利用醋糟生產(chǎn)的沼氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)高達(dá)65%～70%，是優(yōu)良的產(chǎn)沼氣原料。醋糟還可作為牲畜飼料，目前，關(guān)于醋糟的這方面研究與應(yīng)用主要集中于直接應(yīng)用醋糟飼喂和通過微生物發(fā)酵醋糟進(jìn)行飼喂2個方面。

自20世紀(jì)90年代以來，人們的環(huán)保意識越來越強(qiáng)。山西省每年所產(chǎn)醋糟除少部分被周圍村民直接用作飼料外，大部分被丟棄，既造成環(huán)境污染又是一種資源浪費(fèi)，醋糟未得到科學(xué)管理和利用。而天然泥炭和蛭石等資源有限。所以，基于為本土提供優(yōu)質(zhì)價廉基質(zhì)的考慮，利用醋糟生產(chǎn)多樣化、無害化的園藝基質(zhì)，實現(xiàn)自然資源的可循環(huán)利用是園藝基質(zhì)選材的方向，也是近年研究的熱點(diǎn)。

1 醋糟在栽培基質(zhì)上的應(yīng)用

1.1 栽培基質(zhì)的特點(diǎn)及要求

基質(zhì)栽培是利用固體基質(zhì)來固定作物根系，通過滴灌營養(yǎng)液對作物進(jìn)行培養(yǎng)的一種無土栽培方式[13]。首先，顆粒大小適宜、可固定和支撐植株根系、保水性好、通氣性佳、緩沖能力強(qiáng)是優(yōu)質(zhì)栽培基質(zhì)的必備物理性狀。這樣的基質(zhì)能促進(jìn)植物根系的呼吸作用，提高水分和養(yǎng)分的吸收率[14]。其次，栽培基質(zhì)必須有穩(wěn)定的化學(xué)性狀，如：適宜的酸堿度和電導(dǎo)率、緩沖能力強(qiáng)、不含植物生長發(fā)育的有害成分、不會傳播病害。最后，作為栽培基質(zhì)的原料還要經(jīng)久耐用、價格低廉、取材方便、綠色環(huán)保、易于處理，這樣可以最大程度地節(jié)約使用成本。目前，用作栽培基質(zhì)的主要有：泥炭、蛭石、秸稈、爐渣、椰殼、畜禽糞便等原料[15]。

1.2 醋糟的成分與性質(zhì)分析

醋糟由高粱殼、谷糠、稻殼等組成，明確其成分與性質(zhì)可以更好地進(jìn)行規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化利用。表1為不同醋廠的6種醋糟的成分分析[16-17]。

表1 醋糟常規(guī)成分分析%

從表1可以看出，6種山西醋糟成分差別不顯著，其平均干物質(zhì)含量為94.64%，平均粗蛋白質(zhì)含量為15.13%，平均粗脂肪含量為9.15%，平均粗纖維含量為35.89%，平均粗灰分含量為9.2%。說明醋糟纖維含量較高，且本身營養(yǎng)豐富，具備一定的肥力，能為植物的生長發(fā)育提供營養(yǎng)物質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)的栽培基質(zhì)原料。

由表2可知，6種醋糟的平均容重為0.19 g/cm3，平均總孔隙度為85.5%，平均通氣孔隙度為43.1%，平均持水孔隙度為42.4%，平均pH值為5.34。說明醋糟具有弱酸性的特點(diǎn)，容重小，總孔隙度大，疏松多孔，能容納的空氣含量較高而水分含量較少，用醋糟作純基質(zhì)時通氣性較強(qiáng)但保水性較弱，需要與其他原料復(fù)配成混合基質(zhì)來使用[16-18]。

表2 醋糟常規(guī)性質(zhì)分析

醋糟營養(yǎng)成分豐富，纖維含量高，與其他原料復(fù)配時可以優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)植物生長。通過分析醋糟的成分與性質(zhì)，可以確定其符合作為有機(jī)栽培基質(zhì)原料的一般標(biāo)準(zhǔn)[19]。

1.3 醋糟基質(zhì)的栽培效果

目前，醋糟這種固體廢棄物的資源化利用，尤其是作為一種栽培基質(zhì)的原料進(jìn)行循環(huán)利用逐漸受到行業(yè)青睞。SHI等[20]將醋糟與泥炭復(fù)配成混合基質(zhì)用于黃瓜栽培，與對照純泥炭基質(zhì)相比，混合基質(zhì)栽培提高了黃瓜產(chǎn)量，黃瓜植株中的抗氧化酶和苯丙素代謝活動的關(guān)鍵酶以及黃瓜根中的PR蛋白活性顯著增加，而且還發(fā)現(xiàn)，黃瓜枯萎病的發(fā)病率下降48.3%，取得了良好的應(yīng)用效果。FAN等[21]將醋糟（60%～90%）與粉煤灰混合用于栽培燕麥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，燕麥的發(fā)芽率和植株高度隨著醋糟施用量的增加而提高，當(dāng)醋糟含量達(dá)90%時達(dá)到最大值。張鈺[22]將醋糟應(yīng)用于番茄的基質(zhì)栽培中，結(jié)果得出，醋糟∶草炭∶蛭石（V/V）＝54∶36∶10的混配基質(zhì)是番茄穴盤育苗的最適配方，番茄地上鮮質(zhì)量是對照的1.8倍。宋霞霞[23]將醋糟應(yīng)用于水果型黃瓜的基質(zhì)栽培中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，醋糟∶蛭石∶泥炭（V/V）＝6∶1∶3的混合基質(zhì)栽培效果最好，其可代替泥炭和蛭石的復(fù)合基質(zhì)（對照），與對照相比植株生長狀況良好，產(chǎn)量最高，品質(zhì)最佳。

1.4 醋糟應(yīng)用中存在的問題

醋糟作為一種有機(jī)栽培基質(zhì)的新原料，目前對其用于基質(zhì)栽培前的預(yù)處理方式和與其他原料復(fù)配模式的研究已經(jīng)取得了一定的成果。但是人們對于醋糟的資源化利用研究還處于初級階段，推廣應(yīng)用中出現(xiàn)的許多問題還需要進(jìn)一步解決。一是醋糟酸性較強(qiáng)，不能直接作為純基質(zhì)使用，需要通過發(fā)酵或添加堿性物質(zhì)來進(jìn)行降酸預(yù)處理，這樣會增加時間成本與勞動力成本，不利于醋糟基質(zhì)化利用的大面積推廣應(yīng)用[24]。二是醋糟保水性較差，不適合單獨(dú)作為基質(zhì)使用，需要與其他原料復(fù)配成混合基質(zhì)使用[25]。醋糟的這些特點(diǎn)加大了基質(zhì)化利用的難度，需要我們在以后的研究中克服解決。三是醋糟基質(zhì)沒有進(jìn)行商品化生產(chǎn)，一般都是各個產(chǎn)醋地區(qū)利用當(dāng)?shù)刭Y源開發(fā)出某種基質(zhì)，大多是在基礎(chǔ)研究中應(yīng)用，還未進(jìn)行大規(guī)模推廣。

2 展望

醋糟是食醋釀造過程中產(chǎn)生的廢棄物。目前，新產(chǎn)生的醋糟一般都當(dāng)作垃圾處理，利用率非常低。醋糟的營養(yǎng)豐富，含有大量的粗纖維，不易碎且經(jīng)久耐用，相較于泥炭等不可再生的基質(zhì)原料成本低廉，而且釀醋企業(yè)分布廣泛，保證了醋糟來源穩(wěn)定、取材方便。醋糟作為一種基質(zhì)原料，可以促進(jìn)植株生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，應(yīng)用潛力巨大。目前，在山西，面對煤炭“去產(chǎn)能”帶來的產(chǎn)業(yè)深度調(diào)整，“醋都”山西已經(jīng)著手挖掘食醋這一非煤黑色資源，以提升產(chǎn)品附加值，謀求擺脫醋產(chǎn)業(yè)低端調(diào)味品的尷尬地位。而醋糟作為食醋產(chǎn)業(yè)的必然副產(chǎn)物，其利用現(xiàn)狀和食醋工業(yè)的產(chǎn)業(yè)化程度如若嚴(yán)重不匹配，將會對食醋產(chǎn)業(yè)的升級改造和可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重的制約。所以，研究開發(fā)醋糟再利用技術(shù)，推動醋糟的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，具有重要的戰(zhàn)略意義，既可以提升山西傳統(tǒng)釀造企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，又可以為實現(xiàn)山西省資源型地區(qū)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)展作出積極嘗試。

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Study on Recycling Utilization of Vinegar Residue as Culture Substrate

ZHAOJia1，NIE Yuanjun2，DONGXiaofang3，TONGJianming3，LI Jianjun2，LI Ruizhen2
（1.BiotechnologyResearch Center，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Institute ofAgricultural Resources and Economics，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030006，China；3.Institute ofAnimal Sciences ofChinese AcademyofAgricultural Sciences，Beijing100193，China）

The recycling utilization of vinegar residue as culture substrate can conserve resources,protect the environment and increase the profit of enterprises.The application of vinegar residue in culture substrate preparation is a new recycling method for the fermentation dregs.This paper reviewed the progress of vinegar residue recycling，characteristics and requirements of culture substrate，analysis ofthe composition and properties ofvinegar residue and the effectiveness ofvinegar residue substrate.Vinegar residue meets the general standards as the raw material of organic culture substrates,and further research should be done on its reasonable and efficient utilization in the future.

vinegar residue;culture substrate;recyclingutilization

TS264.2＋2

A

1002-2481（2017）11-1883-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.11.36

2017-10-20

山西“農(nóng)谷”研發(fā)專項（YCX2017D2209）

趙 佳（1983-），男，山西太原人，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)微生物資源與應(yīng)用研究工作。